62400字硕士毕业论文现代工程中数据约简的技术研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：62400字
论点：逆向,曲面,提取
论文概述：
结合快速发展的激光技术和数控技术，逆向工程(Reverse Engineering)正在成为汽车、航空航天、模具、玩具、船舶等工业领域产品设计制造的重要手段。它基于实物模型来获得造型数据、提
论文正文：
现代工程中数据约简的技术研究
简介:逆向技术包括几何逆向、材料逆向、工艺逆向等。几何逆向工程只是逆向工程的一个分支，但它占据了全国逆向工程技术的一半。它们大多是对中小企业产品的模仿和快速的反求，因为这可以使它们在科研创新能力弱或缺乏牌匾的情况下实现“以创新促创新”。为了提高企业的市场活力和竞争力。由本网站的硕士论文中心组织。
简介
1.1课题研究的意义和方法
计算机技术的发展推动了先进制造技术的进步，并逐渐普及。逆向工程技术作为先进制造技术的一支新生力量，正受到制造业的青睐。随着激光技术和数控技术的快速发展，逆向工程正成为汽车、航空航天空航空航天、模具、玩具、船舶等工业领域产品设计和制造的重要手段。它基于物理模型获取建模数据和提取模型参数，通过模型重构吸收和消化产品制造过程中的先进设计思想、制造理念和管理方法，通过设计的修改和再优化获得更适合市场需求的产品。这种设计思想和制造方法大大缩短了产品的生产周期，提高了生产效率。它是一种计算机辅助设计技术，涉及计算机图形学、计算机图像处理、微分几何、计算几何、数理统计、软件工程等学科。
逆向工程又叫逆向工程——RE其意义不仅在于消化、吸收和改进国内外先进技术，还在于在逆向工程过程中接受先进的设计理念和制造理念，从而实现理论和思想的创新，这对中国的科技进步和经济发展具有更加重要的意义。然而，目前我国逆向工程的发展仍然局限于引进国外先进技术的初级阶段——应用和消化。在应用阶段，只考虑国外先进的机械设备。在这个阶段，介绍的主要目的是使这些设备在生产过程中发挥作用。在消化阶段，除了引进国外先进的机械设备或产品外，还利用科学理论和先进的检测设备对其性能进行了深入的分析和研究。这一阶段的主要目的是复制进口的先进设备或产品。
自20世纪90年代末深圳辛雷实业有限公司首次在国内行业推出具有一定自主知识产权的逆向工程专用三维激光线扫描仪以来，它在我国[的逆向工程技术领域开启了一个里程碑\']。华中科技大学、天津大学、Xi交通大学、清华大学等多所大学近年来也加强了逆向工程测量设备的研发。现在它们已经制成产品，广泛应用于机械、汽车、家用电器、医疗、轻工等行业。面向国外先进的逆向工程产品(包括设备和软件系统)，如:英国3D扫描仪复本激光快速扫描仪、美国“激光设计”测量器1200立体激光扫描系统、德国GOM ATOS测量仪等。，考虑到国家“创新”，我们的产品在功能和自动化方面仍有相当大的改进空；自主知识产权”等政策，以及中国制造业市场的强劲需求；考虑到价格和性能的权衡，逆向工程在中国有很大的发展潜力和空。
逆向工程包括几何逆向工程、材料逆向工程和过程逆向工程[·2L。几何逆向工程只是逆向工程的一个分支，但它占据了全国逆向工程技术的一半。它们大多是对中小企业产品的模仿和快速的反求，因为这可以使它们在科研创新能力弱或缺乏牌匾的情况下“推陈出新”，从而提高企业的市场活力和竞争力。所谓几何逆向计算(geometric reverse calculation)是根据样品表面轮廓的数字化数据逆向计算样品的计算机辅助设计模型。有三种方法可以实现:
(1)样品表面轮廓的数字测量由测量设备进行，从而获得表面点云数据。预处理数据后(去噪、特征提取、简化、平滑等)。)，利用系统平台进行计算机辅助设计模型重构，并在获得的计算机辅助设计模型的基础上进行相应的改进和再优化设计，为后续的产品评价和加工做准备。获得计算机辅助设计模型后，快速原型制造技术可以直接加工或模具制造，系统平台生成的数控文件也可以进行数控加工，最终实现对事物样本的模仿或改进。
(2)当不可能获得物理样品表面轮廓的数字化点云数据时，需要使用另一种几何反演方法，图像反演。虽然不能进行表面测量，但可以通过摄影技术获得多方面、多角度的数码照片，利用这些照片可以实现真实样品的模拟过程。这样，通过调整获得的数据的尺寸和参数，可以更灵活地实现反向反演。例如，减小空之间的尺寸并增加颜色尺寸，从而在获得几何形状的同时实现颜色反转。虽然图像反求过程比较简单，但在技术实现上还不太成熟。
(3)产品样品的技术文件、设计文件、操作说明、图纸、相关规范和标准、管理规范和质量保证手册称为技术软件[3]。通过对样本技术软件的分析和研究，提取产品样本的设计参数和思想，完成产品逆向搜索，即软件逆向搜索。
目前，逆向工程解决方案有两种主要类型:
首先，遵循正向建模的思想，从点到线，然后从线到面。该方案的一般处理过程如下:首先，从数据点云中提取原始对象的剖面线、特征线或边界线，然后采用扫掠琼、掩蔽、裁剪等一系列常规曲面构造方法，获得以NURBS曲面为主的产品CAD模型。从模型的重构过程中可以看出，这是一种准逆向工程思想，自动化程度低，需要更多的人工干预，但得到的重构模型与原产品相对一致。
2。完全逆向工程，即从点云数据直接逆向工程计算机辅助设计模型。目前，研究主要集中在逆向曲面模型上，通常有两种表达方式:一是用三角贝塞尔曲面片逼近模型。首先对点云数据进行三角化，然后根据三角网格进行三角贝塞尔曲面的连续插值重建。目前，它很少被使用。另一个由NURBS曲面表示。参数通过指定重构曲面的数量和范围自动分割，NURBS曲面的控制顶点由点云数据逆向计算。该方法计算量大，数据噪声和参数分割质量对重构曲面的质量和平滑度有很大影响。与准逆向工程解决方案相比，该方法自动化程度较高，但有时逆向曲面与期望值之间存在较大偏差。
为了使逆向产品更符合原始样本，本课题在第一次逆向技术的基础上提出了以下方案:
(1)从点云数据中提取特征，提取关键点、要素线等。
(2)简化和平滑提取的要素数据，如剖面线和边界线。
(3)将处理后的数据导入通用计算机辅助设计/计算机辅助制造软件系统进行模型重建。
使用点数据和截面曲线构建曲面是逆向工程中一种独特的曲面构建方法。这种方法可以快速构建自由曲面。特征提取和数据约简是逆向工程技术中曲面构建的关键技术，直接影响曲线拟合和曲面重构的速度和质量。从点云数据中直接提取具有特征的点、线和面，并将这些特征信息表达为当前计算机辅助设计/计算机辅助制造商业软件可读的文件格式，无疑将大大缩短逆向搜索过程。
Pro/E是美国参数化技术公司的软件产品。它是新一代具有强大曲线和曲面建模功能的计算机辅助设计/计算机辅助制造软件的杰出代表。它有一个独特的关系数据库，由所有设计链接共享。一旦工程图被修改，3D模型将被改变，并且数控刀具路径将被自动更新。Pro/E还集成了逆向工程模块(Pro/scantool)，但其自动化程度不高，需要过多的人工干预。该方案利用从点云数据中提取的特征参数在Pro/E系统中重构模型，充分整合了逆向和正向设计的优势，大大提高了设计的准确性和效率，具有可行性和经济性。
回转曲面是一种常见的规则曲面，其主要特征是轴线和母线；如果旋转曲面的这些特征参数可以直接从测量数据中提取出来，然后进行简化、拟合和平滑，形成特征线，那么这些特征线就可以通过合适的数据接口导入到Pro/E系统中进行正向设计，最后利用Pro/E强大的曲面和曲面编辑功能完成建模。此外，它还可以为通用计算机辅助设计/制造系统的二次开发提供一个良好的前向通道。例如，将这项技术作为一个模块移植或移植到通用的计算机辅助设计/计算机辅助制造软件中。)而直接进行正向设计将大大缩短逆向工程的设计周期，实现正向和逆向的集成。国外计算机辅助设计和制造技术应用和发展的成功经验表明，企业在发展过程中解决了问题，取得了显著的效益，其中许多是从集成应用中获得的，而不是从[57的单个应用中获得的。
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3-4[/BR/]摘要4-5
1引言8-15
1.1研究的意义和方法8-10
1.2逆向工程的应用10-12
1.3蚁群算法理论12-13
1.4本文的主要内容是13-15
2任意位置柱面特征参数的提取15-21[/BR/]2.1/[/kk 2.1.3圆柱面特征参数的提取过程18-19[/溴/] 2.2解决方案实施例19-20[/溴/] 2.3本章概述20-21[/溴/] 3任意位置旋转面特征参数的提取21-28[/溴/] 3.1空任意位置旋转面特征参数的提取原理21[/溴/]3.2 21-22[/溴/] 3.3旋转面特征的提取 3.5解决实例25-27
3.6本章摘要27-28
4基于蚁群算法提取旋转曲面特征参数的蚁群算法28-31
28-39
4.1序言28
4.2连续优化问题4.3基于蚁群算法提取旋转曲面特征参数的数学模型31-33
4.4基于蚁群算法的旋转轴提取33-34 [ 5.1简介39-40
5.2基本蚁群算法的TSP数学模型40-46
5.2.1 TSP描述40-41
5.2.2基本TSP数学模型41-42
5 . 2 . 3 TSP蚁群算法42-44 [/BR/] 5.2.4实现步骤和程序流程图[/BR/]5. 6.2横截面数据点51-53
6.2.1分层方向的选择51-52
6.2.2横截面轮廓数据点52-53
6.3点云数据的分层处理53-57 [/BR/] 6.3.1曲率计算54-55 [/BR/] 6.3.2非等厚分层示例分析55-57 [/BR/] 6.4简化处理 6.5本章摘要62-63
7项目示例分析63-68
主题示例1 63-64
主题示例2 64-68
8摘要和展望68-70
8.1论文摘要68-69
8.2展望69-70
致谢70-71
参考文献71-74
学术论文74齐熊健，张淑琴，牛文杰。逆向工程技术及其在工业制造中的应用[[。农业装备与车辆工程，2006，8:25-28
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